Atomically Dispersed MnN 4 Catalysts via Environmentally Benign Aqueous Synthesis for Oxygen Reduction: Mechanistic Understanding of Activity and Stability Improvements

催化作用 质子交换膜燃料电池 水溶液 铂金 化学工程 化学 材料科学 无机化学 纳米技术 有机化学 工程类
作者
Mengjie Chen,Xing Li,Fan Yang,Boyang Li,Thomas Stephen Stracensky,S. Karakalos,Sanjeev Mukerjee,Qingying Jia,Dong Su,Guofeng Wang,Gang Wu,Hui Xu
出处
期刊:ACS Catalysis [American Chemical Society]
卷期号:10 (18): 10523-10534 被引量:179
标识
DOI:10.1021/acscatal.0c02490
摘要

Development of platinum group metal (PGM)-free and iron-free catalysts for the kinetically sluggish oxygen reduction reaction (ORR) is crucial for proton-exchange membrane fuel cells. A major challenge is their insufficient performance and durability in the membrane electrode assembly (MEA) under practical hydrogen-air conditions. Herein, we report an effective strategy to synthesize atomically dispersed Mn–N–C catalysts from an environmentally benign aqueous solution, instead of traditional organic solvents. This innovative synthesis method yields an extremely high surface area for accommodating an increased density of MnN 4 active sites, which was verified by using advanced electron microscopy and X-ray absorption spectroscopy. The Mn–N–C catalyst exhibits promising ORR activity along with significantly enhanced stability, achieving a peak power density of 0.39 W cm –2 under 1.0 bar H 2 -air condition in a MEA, outperforming most PGM-free ORR catalysts. The improved performance is likely due to the unique catalyst features, including the curved surface morphology and dominant graphitic carbon structure, thus benefiting mass transport and improving stability. The first-principles calculations further elucidate the enhanced stability, suggesting that MnN 4 sites have a higher resistance to demetallation than the traditional FeN 4 sites during the ORR.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
万能图书馆的应助被xyg采纳,获得10
刚刚
000发布了新的文献求助10
1秒前
2秒前
Amai完成签到,获得积分10
2秒前
Holder完成签到 ,获得积分10
3秒前
3秒前
牧青的应助被飲啖茶采纳,获得200
3秒前
545488发布了新的文献求助10
4秒前
充电宝的应助被果汁采纳,获得10
6秒前
落雁归南山完成签到 ,获得积分20
6秒前
7秒前
daomaihu发布了新的文献求助100
7秒前
上官若男的应助被ysj425采纳,获得30
8秒前
落寞的秋蝶完成签到 ,获得积分10
8秒前
丫丫发布了新的文献求助10
9秒前
牧青发布了新的文献求助10
10秒前
温酒叙人生完成签到,获得积分10
10秒前
南瓜完成签到,获得积分10
11秒前
11秒前
科研人才完成签到 ,获得积分10
12秒前
zhoudada发布了新的文献求助10
12秒前
13秒前
苏6给苏6的求助进行了留言
13秒前
Bill完成签到,获得积分10
13秒前
sheetung完成签到,获得积分0
14秒前
cc完成签到 ,获得积分10
14秒前
14秒前
15秒前
moumou完成签到 ,获得积分10
15秒前
开心发布了新的文献求助10
15秒前
上官若男的应助被小柯基很酷采纳,获得10
17秒前
欢呼音响完成签到,获得积分10
17秒前
耳耳发布了新的文献求助10
17秒前
li发布了新的文献求助10
19秒前
落后忆丹给落后忆丹的求助进行了留言
19秒前
Hello的应助被端庄的以柳采纳,获得10
19秒前
JFP完成签到,获得积分10
21秒前
欢呼音响发布了新的文献求助10
21秒前
21秒前
21秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
拉伸高分子熔体中缠结行为的模拟和小角中子散射研究 1080
Encyclopedia of Modern Artificial Intelligence 1000
Особенности технологий и методов информационно-психологических войн СССР с Великобританией и США в период 1939-1953 гг 1000
Analyses de reconnaissances de dettes passées devant les échevins d'Ypres (1249-1291) 600
Cellulose and Cellulose Derivatives: Synthesis, Modification and Applications 600
Entre Praga y Madrid : los contactos checoslovaco-españoles (1948-1977) 600
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 计算机科学 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 物理 复合材料 内科学 催化作用 光电子学 人工智能 细胞生物学 无机化学 物理化学 数学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 8146289
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9544893
关于积分的说明 21666243
捐赠科研通 7732353
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3422975
关于科研通互助平台的介绍 2548013
邀请新用户注册赠送积分活动 2465902